Phân tích kết cấu và mô phỏng hệ hoạt độngthống treo

Phân tích kết cấu và mơ phỏng hệ hoạt độngthống treo

bài viết bằng font chữ vi-times nếu bị lỗi font xin cài đầy đủ font
trên máy! cảm ơn
1.Bộ phận đàn hồi kim loại.

Sơ đồ các bộ phận đàn hồi bằng kim loại.
1. Bộ phận đàn hồi loại nhíp.
2. Bộ phận đàn hồi lo¹i lò xo xoắn.
3. Bộ phận đàn hồi loại thanh xoắn.
-Nhíp.
Nhíp vừa có chức năng là một cơ cấu đàn hồi theo phương thẳng đúng, vừa
có chức năng là cơ cấu dẫn hướng: truyền lực dọc, lực ngang và cả lực bên
và một phần làm chức năng giảm chấn nhờ sự ma sát giữa các lá nhíp, ma
sát trong các khớp cao su với nhau nghóa là thực hiện toàn bộ chức năng của
một hệ thống treo.


Nhíp bộ.
1.Tai nhíp chính 2. Khung xe 3. Lá nhíp chính 4. Giá đỡ ụ cao su 5. Ụ cao su
6. Cùm nhíp 7.Quang nhíp.
Nhíp là một dầm ghép gồm các lá thép mỏng có độ đàn hồi cao, các lá thép
có kích thước nhỏ dần từ lá lớn nhất gọi là lá nhíp chính hay gọi là lá nhíp
gốc, hai đầøu của lá nhíp chính được uốn thành hai tai dùng để nối với khung
xe, giữa bộ nhíp có lỗ dùng để bắt bu lông siết các lá nhíp lại với nhau, có
quang nhíp để giữ các lá nhíp không bò sô lệch về hai bên, các lá nhíp có thể
dòch chuyển tương đối với nhau theo dọc nhíp, do đó khi nhíp biến dạng sẽ
sinh ra sự ma sát sẽ làm giảm dao động khi ôtô chuyển động.
Khi làm việc, mặt trên của lá nhíp sẽ chòu kéo, còn mặt dưới chòu nén. Do
tính chất của kim loại chòu kéo kém cho nên người thiết kế nhíp thường làm
mặt cắt của nhíp có tiết diện như hình vẽ để nâng cao đường trung hòa

nhằm tăng tuổi thọ của các lá nhíp. Để bảo đảm trong quá trình làm việc, độ
biến dạng đàn hồi của các lá nhíp không bò ảnh hưởng, khi ghép các lá nhíp
lại với nhau phải dùng mơ phấn chì để bôi hoặc qua các lần bảo dưỡng phải
dùng dầu đặêc để bôi trơn cho nhíp.
Ưu điểm: Nhíp có kết cấu đơn giản, chắc chắn và rẻ tiền, chế tạo và sửa
chữa nhíp cũng đơn giản.
Nhược điểm: Trọng lượng lớn, thời gian phục vụ ngắn, đường đặc tuyến của
nhíp là đường thẳng.
- Lò xo.
Chức năng: Lò xo xoắn chỉ có chức năng là một cơ cấu đàn hồi khi bộ phận
chòu lực theo phương thẳng đứng. Còn lại các chức năng khác của hệ thống
treo sẽ do các bộ phận khác chòu trách nhiệm.


Lò xo xoắn chủ yếu được sử dụng trong hệ thống treo độc lập, nó có thể đặt
ở đòn trên hay đòn dưới của loại treo có hai đòn hay bọc chung quanh ống
giảm chấn của treo MacPherson trên ôtô du lòch hay trên một số hệ thống
treo phụ thuộc của ôtô tải nhẹ dùng làm bộ phận đàn hồi cho hệ thống.
- Thanh xoắn.
Chức năng:
Giống như lò xo xoắn loại này cũng chỉ có chức năng làm đàn hồi khi có lực
từ mặt đường tác dụng thẳng đứng lên bánh xe làm cho thanh bò xoắn, còn
lại các chức năng khác sẽ được thực hiện do các bộ phận khác của hệ thống
treo.

Bộ phận đàn hồi dùng hanh xoắn.
1. Ống giảm chấn 2. Đòn trên 3. Khớp cầu 4. Đòn dưới 5. Khớp trụ 6. Khớp
nối 7. Đà ngang của khung xe 8. Thanh xoắn 9. Khớp nối với đòn dưới.
Thanh xoắn được chế tạo từ thanh thép dài, có tiết diện tròn, đàn hồi theo
chiều xoắn vặn, được thay thế cho lò xo xoắn trong hệ thống treo. Thanh

xoắn có hai đầu, nếu đầu này được gắng cứng trên khung xe thì đầu còn lại
sẽ gắn vào một tay đòn (có thể là đòn trên hay đòn dưới) của hệ thống treo
độc lập loại hai đòn.


Khi hoạt động, tay đòn được nối với thanh xoắn sẽ xoay quanh bản lề lên
xuống làm xoắn vặn và đàn hồi. Sự tác động đàn hồi của thanh xoắn giống
như lò xo xoắn và nhíp lá.
2.Bộ phận dẫn hướng.
vKết cấu bộ phận dẫn hướng trong hệ thống treo phụ thuộc.
Loại sử dụng lò xo xoắn hay khí nén.

a. Bộ phận dẫn hướng sử dụng lò xo trụ của hệ thống treo phụ thuộc.
1. Đòn dẫn hướng chòu lực dọc phía trên 2. Đòn dẫn hướng chòu lực dọc phía
dưới 3. Khớp nối đòn trên với khung xe 4. Khớp nối đòn dưới với khung xe 5.
Lò xo xoắn

b. Bộ phận dẫn hướng sử dụng bầu khí nén của hệ thống treo phụ thuộc.
6. Ống giảm chấn 7. Dầm cầu chủ động 8. Đòn dẫn hướng chòu tác dụng của
lực ngang 9. Khớp nối của đòn 8 với khung xe 10. Bầu chứa khí nén.
Bộ phận dẫn hướng sử dụng loại lò xo trụ
và bầu khí nén trong hệ thống treo phụ thuộc.


Loại này chủ yếu sử dụng ở các cầu sau chủ động của ôtô con và trên một
số ôtô khách hiện nay. Gồm giảm chấn, lò xo hoặc các túi khí nén, các
thanh phản lực dọc và ngang (để truyền các lực bên, lực phanh, lực kéo từ
bánh xe qua cầu lên khung vỏ xe).
Do lò xo và túi khí nén không có khả năng truyền lực dọc và lực ngang, cho
nên các thanh chòu các phản lực dọc và ngang làm nhiệm vụ là của bộ phận

dẫn hướng.
Ưu điểm: Hệ thống treo phụ thuộc loại lò xo và khí nén này chiếm ít không
gian hơn loại nhíp, so với hệ thống treo loại nhíp thì loại lò xo có trọng
lượng nhỏ có tuổi thọ cao.
Nhược điểm: Phải thêm các bộ phận giảm chấn, dẫn hướng và hệ thống tạo
khí nén.
üLoại sử dụng nhíp.

Bộ phận dẫn hướng trong
hệ thống treo phụ thuộc.
1. Bánh xe 2. Dầm cầu 3. Khung xe 4. Khớp nối chòu lực dọc và lực ngang 5.
Nhíp bộ 6. Bu lông bắt chặt nhíp với dầm cầu.
Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá sử dụng quang treo nhíp thường xãy ra
hiện tượng “tự xoay cầu của ôtô”. Hiện tượng này nếu xãy ra đối với cầu
dẫn hướng thì không có lợi, còn đối với cầu sau hiện tượng này thường dẫn
đến dòch chuyển tâm quay vòng theo hướng thu nhỏ bán kính quay vòng.


vKết cấu bộ phận dẫn hướng trong hệ thống treo độc lập.
üCơ cấu hướng hai đòn.

Kết cấu bộ phận dẫn hướng, loại cơ cấu hai
đòn trong hệ thống treo độc lập.
1. Bánh xe 2. Đòn trên 3. Khung xe 4.Trụ đứng 5.Khớp cầu trên 6.Khớp cầu
dưới 7. Đòn dưới 8.lò xo 9. Ống giảm chấn 10. Khớp trụ dùng để nối với
khung xe.
Kết cấu hệ thống treo hai đòn ngang bao gồm một đòn ngang trên và một
đòn ngang dưới, các đầu trong liên kết bằng khớp trụ với khung vỏ xe, các
đầu ngoài liên kết bằng khớp cầu với trụ đứng, đòn đứng nối cứng với trục
bánh xe, ở đây đòn đứng có chức năng như trụ đứng của hệ thống treo phụ

thuộc, bánh xe có thể quay quanh đường của hai khớp cầu ngoài.
Bộ phận đàn hồi có thể nối giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới, giảm
chấn cũng có thể nối với đòn trên hay đòn dưới. Hai bên bánh xe này đều
dùng hệ thống treo loại này và được đặt đối xứng qua mặt phẳng dọc giữa
ôtô.


Kết cấu hệ thống treo hai đòn ngang.
Trên hệ thống treo hai đòn ngang, các góc nghiêng γ, góc nghiêng σ có quan
hệ tổng(γ + σ ) không đổi, bởi vậy khi γ thay đổi tạo nên góc σ thay đổi làm
ảnh hưởng tới sự chuyển động của ôtô.
Sự dòch chuyển bên ∆*B của bánh xe gây nên mài mòn lốp xe và giảm khả
năng truyền lực bên của bánh xe.
Mặt khác, sự thay đổi vết bánh xe liên quan đến khả năng ổn đònh của ôtô,
vì vậy giá trò lệch bên ∆B được khống chế sao cho nhỏ nhất, hệ thống treo
hai đòn ngang có giá trò ∆B khá bé để bảo đảm truyền tốt lực dọc các đòn
có kết cấu đòn tam giác. Mômen phanh truyền qua các đòn trên và đòn
dưới:
·Bằng nhau (Loại hình bình hành).
Khi sử dụng loại cơ cấu dẫn hướng hình bình hành, lúc ta nâng hay hạ một
đoạn thì mặt phẳng quay của bánh xe sẽ chuyển dòch nhưng luôn song song
với nhau. Do đó khắc phục hoàn toàn sự phát sinh mômen hiệu ứng con
quay và triệt tiêu sự rung động của bánh xe đối với trục đứng của hệ thống
lái. Tr*êng hợp này có thể hoàn toàn khắc phục được sự thay đổi độ nghiêng
mặt phẳng quay của bánh xe, nhưng sự thay đổi ∆B lại tương đối lớn. Do đó,
lốp xe nhanh mòn và ổn đònh ngang của bánh xe sẽ kém đi.
Sử dụng cơ cấu dẫn hướng hình bình hành, động cơ được đưa ra xa hơn về
phía trước, nhưng khi đưa xa động cơ ra phía trước thì kích thước của thùng
xe và kích thước khác hạn chế độ dài kích thước đòn ngang.
Nhược điểm: Động học của các bánh xe phụ thuộc vào độ dài của đòn dưới

như trong hệ thống treo độc lập loại một đòn.

Không bằng nhau (Loại hình thang).


Bộ phận dẫn hướng hệ thống treo độc lập của ôtô.
a) Bộ phận hướng phía trước của ôtô
b) Bộ phận hướng phía sau của ôtô
1. Đòn dưới 2. Ống giảm chấn 3. Khớp nối của đòn dưới với khung xe 4. Mặt
bích lắp với khung xe 5. Lò xo xoắn 6. Bánh xe 7. Khớp cầu 8. Đòn trên.
Khi ta nâng hay hạ bánh xe một đoạn h, góc quay a của bánh xe sẽ giới hạn
trong khoảng 50 ÷ 60. Với trò số a như vậy mômen hiệu ứng con quay sẽ tự
triệt tiêu nhờ vào lực ma sát trong hệ thống, cùng với sự thay đổi chiều rộng
của vết bánh xe nó sẽ được bù lại do sự đàn hồi của lốp xe như vậy là lốp
xe không bò tựa trên mặt tựa.
Đối với loại này, do sự khác nhau của đòn trên và đòn dưới có thể bảo đảm
hoàn toàn tính chất động học của hệ thống treo, mặt dù về mặt lý thuyết thì
khi dòch chuyển thẳng đứng chiều rộng cơ sở cũng như độ nghiêng bên có
thay đổi.
Như vậy chỉ có cơ cấu dẫn hướng hình thang là ưu điểm hơn cả.
Ưu điểm: Trọng tâm của ôtô thấp, độ nghiêng của thùng xe khi chòu lực ly
tâm nhỏ, ổn đònh khi chuyển động ở tốc độ cao, độ mài mòn của lốp xe nhỏ.
Ngoài ra, nếu phối hợp tốt giữa hệ thống treo trước với hệ thống treo sau sẽ
giảm được góc lắc dọc của ôtô. Khối lượng phần không được treo nhỏ sẽ
bảo đảm độ êm dòu chuyển động trên đường không bằng phẳng.
üCơ cấu hướng loại nến.


Cơ cấu hướng loại nến.
1. Bánh xe 2. Khung xe 3. Ống giảm chấn 4. Lò xo 5. Vỏ nến 6. Nến.

Cơ cấu dẫn hướng loại nến bảo đảm khi dòch chuyển bánh xe không làm
thay đổi các góc đặt của bánh xe, chiều rộng cơ sở của ôtô có thể sẽ thay
đổi một ít nhưng nhờ vào độ nghiêng ngang của bánh xe dẫn hướng bù lại
nên coi như không đổi. Trọng lượng phần không được treo loại này bé nhất.
Bộ phận hướng loại nến cũng làm triệt tiêu hoàn toàn sự lắc của bánh xe
đối với trụ đứng. Vì vậy sẽ làm mất khả năng phát sinh mômen hiệu ứng
con quay khi các bánh xe dòch chuyển thẳng đứng.
Nhược điểm của bộ phận hướng loại nến:
§Vì thu gọn kết cấu của bộ phận h*íng nên lực ngang và mômen do lực
ngang ở bánh xe tác dụng lên cơ cấu đòn có giá trò lớn, nên tuổi thọ của cơ
cấu giảm.
§Độ dòch chuyển tònh tiến hai chiều của bộ phận lớn nên khó giảm ma sát
trong bộ phận hướng cũng như khó bảo đảm độ kín.
§Khó bố trí được hệ thống treo lên ôtô đặc biệt là khi bánh xe có độ dòch
chuyển lớn, nhất là đối với phần tử đàn hồi là loại lò xo xoắn ốc. Lò xo
xoắn ốc sẽ làm tăng độ dài của nến.
üLoại Mac Pherson.


Sơ đồ hệ thống treo phía trước
loại Mac Pherson.

Hệ thống treo phía trước loại Mac Pherson của ôtô BUICK – LACROSSE.
1. Đòn nối 2. Khớp trụ nối đòn dưới với khung xe 3. Đòn cân bằng 4. Ống
giảm chấn 5.Khung liên kết với các đòn của hệ thống treo 6. Đòn dưới 7. Lò
xo 8. Mặt bích đêû lắp với khung xe 9. Khớp nối cố đònh giữa đòn dưới của hệ
thống treo 10. Khớp B.


Bao gồm một đòn ngang dưới, giảm chấn đặt theo phương đứng - một đầu

gối lên khối cầu B, một đầu bắt với khung ôtô, trục bánh xe được nối cứng
với vỏ giảm chấn và trục giảm chấn.
Khả năng truyền lực của hệ thống: Lực dọc được truyền qua đòn ngang, lực
bên truyền qua đòn dưới và khớp A. Mômen phanh hoặc mômen kéo được
truyền qua khớp A và B vào đòn ngang và tác dụng vào khung xe.
Do giảm chấn vừa làm chức năng giảm chấn vừa làm trục đứng nên trục
giảm chấn chòu tải lớn.
Vì vậy, cần có độ cứng vững tốt và độ bền cao hơn, điều này dẫn đến kết
cấu của giảm chấn có thể thay đổi cần thiết.
Qua đây, chúng ta thấy khớp B chòu toàn bộ tải tác động lên trụ đứng, nên
rất mau mòn, điều này làm hạn chế khả năng sử dụng cho các ôtô có tính
việt dã cao.
Hệ thống treo độc lập kiểu Mac – Pherson được sử dụng rộng rãi nhất ở hệ
thống treo phía trước của các ôtô du lòch nhỏ và trung bình.
Đặc điểm:
Có kết cấu tương đối đơn giản.
Do ít chi tiết nên nhẹ vì vậy có thể giảm khối lượng phần không được treo.
Do hệ thống treo chiếm ít không gian nên có thể tăng không gian sử dụng
của khoang động cơ.
Do khoảng cách giữa các điểm đỡ hệ thống treo là lớn nên có thể thay đổi
nhỏ của góc đặt bánh trước do lỗi lắp đặt hay do lỗi chế tạo chi tiết. Vì vậy,
bình thường không cần thiết điều chỉnh các góc đặt bánh xe, trừ độ chụm.
3.Bộ phận giảm chấn.
Nguyên lý làm việc của tất cả các loại giảm chấn thủy lực:
Chất lỏng bò dồn từ buồng chứa này sang buồng chứa khác kha các van tiết
lưu rất bé nên chất lỏng chòu sức cản chuyển động rất lớn. Sức cản này làm
dập tắt nhanh các chấn động và năng lượng của dao động bò mất biến thành
nhiệt năng nung nóng chất lỏng chứa trong giảm chấn.

Giảm chấn ống.
Buồng điền đầy 2. Thanh dẫn hướng 3. Buồng dưới của xylanh làm việc 4.
Đệm làm kín các tiết lưu 8 ở hành trình trả 5. Píttông có các lỗ tiết lưu 6.
Các tiết lưu cung cấp chất lỏng từ buồng trên xuống buồng dưới khi trả 7.
Đệm làm kín các tiết lưu 6 ở hành trình nén 8. Các lỗ tiết lưu cấp chất lỏng
cho buồng trên khi ở hành trình nén 9. Đệm làm kín các tiết lưu 10. ở hành
trình trả.
Giảm chấn ống gồm ba phần chính:
Phần dẫn hướng 2 gồm píttông 5 với các lỗ tiết lưu 6 - 8 của xylanh làm việc
13 và các van 10 – 12 ở đáy của xylanh làm việc 13.
Thanh 2 có píttông 5 ở đầu được nối với phần không được treo. Trong ống
14 là xylanh làm việc 13.
Khoảng cách giữa ống 14 và xylanh làm việc 13 phần không khí áp suất hơn
cao so với khí trời, gọi là buồng điền đầy- Đây là phần đặc biệt của giảm
chấn ống- Trong buồng điền đầy- một phần là dầu, một phần là không khí
có áp suất cao hơn áp suất khí trời.
Xylanh làm việc thì chứa đầy dầu.
Hoạt động của giảm chấn:
Trong hành trình nén, khi thanh 2 đi vào xylanh làm việc 13 (Đang đi
xuống) thì một phần chất lỏng phía dưới trong xy lanh làm việc 13- có thể
tích bằng thể tích phần choán chỗ của thanh 2 trong hành trình nén- sẽ chảy
vào buồng điền đầy 1 qua ngỏ van một chiều có viên bi 12. Một phần buồng


điền đầy 1 do chứa không khí có áp suất cao hơn áp suất khí trời một ít. Khi
giảm chấn làm việc, chất lỏng bên trong giảm chấn sẽ nóng lên nên tăng
thể tích lên rõ rệt; Để bù lại cần tăng áp suất không khí trong buồng điền
đầy.
Trong quá trình nén thanh 2 và píttông 5 đi vào trong xy lanh làm việc 13.
Van nén 8 được mở ra, chất lỏng từ buồng dưới píttông chảy lên buồng trên

một cách tự do. Nhưng tất cả chất lỏng không thể lên được buồng trên của
píttông vì thể tích của thanh 2 đi vào xy lanh làm việc 13 choán chỗ nên một
phần chất lỏng( bằng thể tích chóan chỗ của thanh 2 trong hành trình nén )
sẽ chảy qua các lỗ 10 vào buồng điền đầy làm tăng áp suất không khí bên
trong buồng này lên một ít.
Trong hành trình trả thanh 2 và píttông 5 dòch chuyển lên trên, van 8 tự đóng
lại và áp suất chất lỏng trên píttông sẽ tăng lên.
Nếu trả thì chất lỏng từ buồng trên sẽ chảy xuống buồng dưới của píttông 5
qua các lỗ tiết lưu 6 bên trong pittông 5.
Thể tích trên píttông sẽ lớn hơn thể tích chất lỏng chảy từ buồng trên píttông
xuống buồng dưới vì thể tích này gồm cả thể tích một phần của thanh 2 đưa
ra khỏi xylanh. Như vậy số chất lỏng chảy xuống buồng dưới píttông sẽ
thiếu và buồng điền đầy 1 sẽ bù số chất lỏng vào cho đầy. Không khí bò nén
trong buồng điền đầy sẽ đẩy chất lỏng qua các lỗ tiết lưu 10û. Vì vậy áp suất
chất lỏng trong buồng điền đầy và trong buồng dưới của píttông trong thực
tế như nhau.